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[en] FLOTATION OF THE HEMATITE-QUARTZ SYSTEM USING THE SOLUBLE BIOSURFACTANT PRODUCED BY RHODOCOCCUS ERYTHROPOLIS / [pt] FLOTAÇÃO DO SISTEMA HEMATITA-QUARTZO UTILIZANDO O BIOSSURFACTANTE SOLÚVEL PRODUZIDO POR RHODOCOCCUS ERYTHROPOLIS

CARLOS ALBERTO CASTANEDA OLIVERA 11 January 2019 (has links)
[pt] A busca por novos reagentes de baixa toxicidade e de alta biodegradabilidade tem sido estimulada. Como resultado, diversas pesquisas vêm desenvolvendo biorreagentes, dentre eles os biossurfactantes. Os biossurfactantes são moléculas de origem microbiana que possuem ação superficial. Essas moléculas, com propriedades anfifílicas, são produzidas biologicamente e têm aplicação em diversos setores industriais. Assim sendo, esta pesquisa teve como objetivo estudar a flotação do sistema hematita-quartzo utilizando o biossurfactante solúvel produzido por Rhodococcus erythropolis como biorreagente coletor. O biossurfactante (BS) foi caracterizado por análises químicas para determinar a percentagem de proteínas, carboidratos e lipídeos e, suas propriedades físico-químicas foram determinadas por tensão superficial e concentração micelar crítica (CMC). Os minerais e sua interação com o BS foram caracterizados por medições de potencial zeta, medidas de ângulo de contato e espectroscopia no infravermelho (FTIR) para determinar suas propriedades eletrocinéticas, hidrofobicidade e grupos funcionais, respectivamente. Os resultados de adsorção revelaram maior adsorção do biossurfactante na superfície de hematita do que na superfície de quartzo e, isto foi confirmado por analises FTIR e testes de microflotação. Os resultados de microflotação de hematita e de quartzo foram maiores em pH 3 e com concentração de BS de 100 mg/L, com recuperações em torno de 99,88 por cento e 31,05 por cento, respectivamente e, os mesmos foram analisados estatisticamente para obter uma função polinomial representativa da microflotação. Os testes de microflotação do sistema hematita-quartzo mostraram que o biossurfactante é mais seletivo com hematita do que quartzo. O estudo cinético mostrou que os dados experimentais da microflotação de hematita foram ajustados quanto ao modelo cinético de primeira ordem como ao modelo cinético de ordem fracionária, enquanto os dados experimentais da microflotação de quartzo foram ajustados ao modelo cinético de ordem fracionária. Finalmente, os resultados deste trabalho evidenciaram que a utilização do biossurfactante solúvel produzido por Rhodococcus erythropolis como reagente coletor no sistema hematita-quartzo foi viável, demonstrando o seu grande potencial e mostrando- se bastante promissor para uma futura aplicação na indústria da flotação mineral. / [en] The search for new reagents of low toxicity and high biodegradability has been stimulated. As a result, several researches have been developing bioreagents, among them biosurfactants. Biosurfactants are molecules of microbial origin that have surface action. These molecules, with amphiphilic properties, are produced biologically and have application in various industrial sectors. Therefore, this research aimed to study the flotation of the hematite- quartz system using the soluble biosurfactant produced by Rhodococcus erythropolis as a collector bioreagent. The biosurfactant (BS) was characterized by chemical analysis to determine the percentage of proteins, carbohydrates and lipids and its physicochemical properties were determined by surface tension and critical micellar concentration (CMC). The minerals and their interaction with BS were characterized by measurements of zeta potential, contact angle measurements and infrared spectroscopy (FTIR) to determine their electrokinetic properties, hydrophobicity and functional groups, respectively. The adsorption results revealed higher adsorption of the biosurfactant onto the hematite surface than onto quartz surface and this was confirmed by FTIR analysis and microflotation tests. The results of hematite and quartz microflotation were higher at pH 3 and at the concentration of 100 mg/L, with recoveries around 99.88 percent and 31.05 percent, respectively, and they were analyzed statistically to obtain a polynomial function representative of microflotation. The microflotation tests of the hematite-quartz system showed that the biosurfactant is more selective with hematite than quartz. The kinetic study showed that the experimental data of hematite microflocation were adjusted to both the first order kinetic model and the kinetic model of non-integral order, while the experimental data of the quartz microflotation were adjusted to the kinetic model of non-integral order. Finally, the results of this work showed that the use of the soluble biosurfactant produced by Rhodococcus erythropolis as a collector reagent in the hematite-quartz system was feasible, demonstrating its great potential and showing quite promising for a future application in the mineral flotation industry.
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[en] CLASSIFICATION OF HEMATITES IN IRON ORE: OPTIMIZATION OF IMAGE ACQUISITION AND PROCESSING / [pt] CLASSIFICAÇÃO DE HEMATITAS EM MINÉRIO DE FERRO: OTIMIZAÇÃO DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE IMAGENS

LILI EDITH DAZA DURAND 13 May 2016 (has links)
[pt] O minério de ferro é um material policristalino oriundo de processos naturais complexos. Os minerais mais comuns que o compõem (hematita, magnetita, goethita, etc.) podem ser identificados no microscópio ótico de luz refletida, através de suas refletâncias distintas. A importância do estudo das hematitas, especificamente, surge porque os maiores depósitos de minério de ferro, no Brasil, são praticamente todos do tipo hematítico, com altos teores de ferro. A hematita é um mineral fortemente anisotrópico que apresenta pleocroísmo de reflexão. Isto faz com que o brilho na imagem mude com diferentes orientações dos cristais. Assim, quando se utiliza luz polarizada, o contraste entre os cristais aumenta o suficiente para diferenciá-los. Tradicionalmente, as hematitas são classificadas em tipos texturais identificados como hematita microcristalina (Mc), martita (Ma), e partículas policristalinas compactas (Co) formadas, por sua vez, de cristais dos tipos: granular (Gr), lamelar (La), lobular (Lo). Em trabalhos anteriores foi desenvolvida uma rotina de classificação automática para os diferentes tipos de hematitas. Esta rotina utiliza como entrada duas imagens de uma mesma região, a primeira em campo claro (CC) e a segunda polarizada circularmente (CPOL). Neste trabalho foram implementadas modificações nas etapas de aquisição das imagens CPOL e no processamento de ruído, visando melhorar as etapas de classificação. Assim, a imagem CPOL, que apresenta problemas característicos de iluminação, passou a ser capturada utilizando o recurso de sub-quadros (subframe), o que elimina a necessidade de correção de fundo, melhorando a qualidade dos mosaicos de imagens capturados. Em seguida, explorou-se recurso de saturação digital da câmera, de forma a melhorar, substancialmente, o contraste entre os cristais de hematita. Finalmente, testou-se o impacto do uso de um novo filtro de redução de ruído – Non-Local Means (MNL) – sobre a segmentação de cristais. Os resultados mostraram uma melhora substancial na identificação dos tipos texturais de hematita com relação aos métodos anteriores e também superiores à tradicional identificação visual por operador treinado. / [en] Iron ore is a polycrystalline material originated from complex natural processes. Its main composing minerals (hematite, magnetite, goethite, etc.) can be identified with the reflected light optical microscope through their distinctive reflectances. The relevance of studying hematite, specifically, originates from the fact that the largest Brazilian iron deposits are mostly of the hematitic type, with high iron content. Hematite is a strongly anisotropic mineral that presents reflectance pleocroism. Thus, different crystal orientations produce different brightness and, when using polarized light, the contrast between crystals is strong enough to allow their discrimination. Traditionally, hematites are classified in textural types identified as microcrystalline (Mc), martite (Ma) and compact polycristalline (Co), composed of granula (Gr), lamellar (La) and lobular (Lo) crystals. An automatic classification routine for hematite types was developed in previous works. This routine takes as input two images of the same region, one in Bright Field and the second in Circular Polarization (CPOL). In this work, modifications in the CPOL image acquisition and in noise filtering were implemented, in order to improve the classification step. Thus, the CPOL images, which present a characteristic background problem, were acquired employing the subframe method, what eliminates the need for background correction, improving the quality of image mosaics. Then, the digital saturation of the camera was optimized to improve substantially the contrast between hematite types. Finally, the impact of a new noise reduction filter – the Non-Local Means Filter – on crystal segmentation was evaluated. The results showed a substantial improvement in the identification of hematite textural types as compared to the previous method, and also superior to the traditional visual identification by an operator.
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[en] BIOFLOTATION OF HEMATITE USING THE BACTERIA: RHODOCOCCUS ERYTHROPOLIS / [pt] BIOFLOTAÇÃO DA HEMATITA USANDO A BACTÉRIA: RHODOCOCCUS ERYTHROPOLIS

CARLOS ALBERTO CASTANEDA OLIVERA 28 August 2015 (has links)
[pt] A crescente demanda mundial por matérias-primas minerais levou ao aumento da exploração mineral e paralelamente novas pesquisas estão sendo dirigidas para a produção de novos reagentes de flotação, a fim de que estes apresentem maior seletividade e não sejam agressivos ao meio ambiente. Nesta pesquisa teve-se como objetivo estudar os aspectos fundamentais da bioflotação da hematita, avaliando a cepa bacteriana Rhodococcus erythropolis como biocoletor. Entre os estudos efetuados estão análises química para determinar as proteínas e carboidratos presentes no concentrado bacteriano, estabelecendo-se que é constituída por macromoléculas com características anfipáticas. O balanço entre grupos catiônicos e aniônicos da bactéria atribui um ponto isoelétrico (PIE) equivalente de 2,2. O perfil de potencial zeta da amostra mineral de hematita após interação com a bactéria mostrou uma mudança, onde o PIE mudou de 5,3 para 2,1. Para o estudo dos ensaios de adesão e microflotação, a amostra foi condicionada com a biomassa por meio de agitação sob condições específicas, tais como os tamanho de partícula, a concentração de biomassa, o pH da solução e tempo de condicionamento. A adesão da biomassa na superfície do mineral foi maior em pH 2 e na concentração de 200 mg / L. Os testes de microflotação foram feitos num tubo de Hallimond e foi avaliado a formação de espuma para uma concentração bacteriana de 200 mg / L, onde foi observado que a tensão superficial da solução aumenta à medida que o pH se torna básico. Das três faixas granulométricas utilizadas, a maior flotabilidade (83.86 por cento) foi alcançada na fração granulométrica (53 - 38 um), num pH 6 e com um tempo de flotação de 10 min. A bioflotação do mineral hematita segue o modelo cinético de segunda ordem, observou-se que as constantes de taxa (K2) da flotação do mineral aumentam com reduções de tamanho de partícula, mudando de 0,16369 (g.min)(-1) para 0,51604 (g.min)(-1) quando o tamanho de particula passou de (150 - 106 um) para (53 - 38 um). Os resultados apresentados mostram que o estudo do comportamento da cepa bacteriana Rhodococcus erythropolis como bioreagente na flotação de hematita foi viável, demonstrando o seu potencial uso como bioreagente coletor de mineral hematita, e assim projetando-se para uma futura aplicação na indústria da flotação mineral. / [en] The growing world demand for raw minerals has led to the increased mineral exploration and at the same time new research is being directed toward the production of new flotation reagents, so that they present higher selectivity and they are environmentally friendly. This research aimed to study the fundamental aspects of bioflotation of hematite, evaluating the bacterial strain Rhodococcus erythropolis as biocollector. Among the studies are conducted chemical analyzes to determine the proteins and carbohydrates present in the bacterial concentrate, it was established that is composed of macromolecules with amphipathic characteristics. The balance between cationic and anionic groups of the bacteria assigns an equivalent isoelectric point (IEP) of 2.2. The profile of zeta potential of the sample of hematite mineral after interaction with the bacteria showed a change, where the IEP has changed from 5.3 to 2.1. To study the adhesion and microflotation assays, the mineral sample was conditioned with the biomass by stirring under specific conditions, such as the particle sizes, biomass concentration, the pH of the solution and conditioning time. The biomass adhesion on mineral surface was higher at pH 2 and at the concentration of 200 mg / L. The microflotation tests were carried out in Hallimond tube and was evaluated the foam formation to a bacterial concentration of 200 mg / L, which was observed that the surface tension of the solution increases as the pH becomes basic. Of the three granulometric fractions used, the greatest floatability (83.86 percent) was achieved in the granulometric fraction (53 - 38 um), at pH 6 and with a flotation time of 10 min. The hematite mineral bioflotation follows the second-order kinetic model, was observed rate constant (K2) of the mineral flotation increase with reductions of particle size, moving from 0,16369 (g.min)(-1) for 0,51604 (g.min)(-1) when the particle size changed from (150 - 106 um) to (53 - 38 um). The results presented show that the study of the behavior of the bacterial 10 strain Rhodococcus erythropolis as bioreagent in the flotation of hematite was feasible, demonstrating its potential use as collector bioreagent of mineral hematite, and so projecting into a future application in the mineral flotation industry.
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[en] HEMATITE FLOTATION USING A CRUDE BIOSURFACTANT EXTRACTED FROM RHODOCOCCUS OPACUS / [pt] FLOTAÇÃO DE HEMATITA USANDO UM BIOSURFACTANTE NÃO REFINADO EXTRAÍDO DA RHODOCOCCUS OPACUS

JHONATAN GERARDO SOTO PUELLES 18 April 2017 (has links)
[pt] A bioflotação é definida como um processo de separação, através do qual o mineral de interesse é flotado ou deprimido seletivamente, utilizando os reagentes de origem biológica, também conhecidos como bioreagentes. Estas substâncias são caracterizadas por possuírem uma química verde, seletividade e potencial para tratar a partículas finas. Neste sentido, o objetivo principal da pesquisa é a avaliação de um biosurfactante não refinado extraído da bactéria Rhodococcus opacus na flotação de hematita. Na primeira fase, foi desenvolvido um protocolo para a extração dos biosurfactantes intracelulares e aqueles associados a parede celular da bactéria. Mediante extração com etanol a 121 graus celsius e 2 atm, as substâncias anfifílicas foram liberadas e solubilizadas. A recuperação média de biosurfactante não refinado foi de 0,3 g por dm cubico. A caracterização por FTIR identificou grupos álcool (menos OH), cetona (C igual O) e cadeias de carbono saturadas e insaturadas. Que podem compor os mycolatas e trehalolipideos que são encontrados na parede celular da bacteria. Por estudos eletroforéticos encontrou-se umPIE de 7,5 e um PZC em torno de 7,6. Aplicando o modelo Gouy-Chapman e o modelo misto de Gouy Chapman e o capacitor de placas, foi possível estudar o efeito do biosurfactante no comportamento eletrostático das partículas de hematita. Predizendo como elas foram se tornando hidrofóbicas em valores de pH ácido e como sua flotabilidade diminuía em pH básicos, após interação com o biosurfactante. Finalmente, foi testado o biosurfactante e a própria bactéria em ensaios de microflotação de hematita, resultando o primeiro na melhora na flotabilidade de hematita. Os resultados mostraram uma boa afinidade e baixo consumo de reagente. / [en] Bioflotation is defined as a separation process by which the mineral of interest is floated or depressed selectively, using reagents of biologic origin also known as bioreagents. These substances are characterized by their green chemistry, selectivity and potential to treat fine particles. Currently they are been studied with the expectative of substitute the synthetic reagents used in the mineral flotation processes. Between the diverse microorganisms, the hydrophobic bacteria Rhodococcus opacus has been studied as biofrother and biocollector in hematite flotation. In that sense, the research s principal objective is the assessment of the hematite floatability using a crude biosurfactant extracted from the bacteria Rhodococcus opacus and consequently determine its potential as an alternative against synthetic reagents or the bacteria itself. In a first stage, it was developed a protocol for the extraction of cell associated and intracellular biosurfactants from the bacteria. Throughout ethanol extraction at 121 degrees centigrade and 2 atm, the cell associated substances where released and solubilized. The average crude biosurfactant recovery was around 0.3 g per L of broth. Characterization by FTIR identified alcohol (minus OH) and ketone (C equal O) groups as well as saturated and unsaturated carbon chains. Which may compose the mycolates and trehalolopids that are found in the cellular wall of the genera Rhodococci. Electrophoretic studies of the hematite sample, before BS interaction, found an IEP around a pH of 7.5 and a PZC at pH 7.6. Applying the Guoy-Chapman model and the mixed model of Guoy Chapman and the plate capacitor, it was possible to study the effect of the biosurfactant onto the electrostatic behavior of the hematite particles. The model predicted the hydrophobicity of the modified hematite at acid pH. Finally it was tested the crude biosurfactant against the bacteria itself in microflotation tests, resulting the first one in an improved hematite floatability. The results showed a high affinity of the crude biosurfactant for hematite particles and relatively low reagent consumption.
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[pt] ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA FLOTAÇÃO DE HEMATITA EMPREGANDO A CEPA BACTERIANA RHODOCOCCUS RUBER / [en] FUNDAMENTAL ASPECTS OF HEMATITE FLOTATION USING THE BACTERIAL STRAIN RHODOCOCCUS RUBER

24 November 2015 (has links)
[pt] Nos últimos anos, vários estudos têm sido realizados na aplicação dos microrganismos na biotecnologia mineral, atuando como coletores, depressores ou espumantes amigáveis com o meio ambiente, e induzindo propriedades hidrofóbicas, uma vez que eles podem-se aderir seletivamente sobre a superfície do mineral. O objetivo deste trabalho é estudar e avaliar o comportamento da cepa Rhodococcus ruber com a hematita. Entre os estudos efetuados estão à adesão microbiana à superfície mineral, medida do potencial zeta e análise no infravermelho antes a após interação do biorreagente com a hematita, assim como o estudo dos ensaios de microflotação. A amostra foi condicionada com a suspensão de biomassa por meio de agitação sob condições específicas, tais como tamanho das partículas, concentração da biomassa, pH da solução e tempo de condicionamento. Os resultados mostraram uma mudança no perfil do potencial zeta da hematita após interação com a R.ruber, e sua adesão na superfície do mineral foi maior ao redor do pH 3, e na concentração de 0.60g.L(-1) (10(9) células). Estudos de flotação foram realizados na célula de flotação modificada Partridge-Smith de 0.23L, e a maior valor de flotabilidade (84 por cento) foi atingido na fração menos 53 mais 38 um. Estudos complementários de flotabilidade foram realizados utilizando o espumante comercial Flotanol D24 combinado com a biomassa R.ruber, encontrando resultados interessantes em função do tamanho de partícula. Assim esta pesquisa visa avaliar a eficiência da bioflotação de minerais, particularmente da hematita, e do uso potencial do Rhodococcus ruber como biocoletor, projetando-se a uma futura aplicação na indústria da flotação mineral. / [en] In the recent years, research has been developed in the application of microorganisms in mineral technology, acting as environmental friendly collectors, depressors and/or frothers and inducing hydrophobic properties, since they can be selectively adhere onto the surface of the mineral. This research work deals with the fundamental aspects of hematite flotation using the bacterial strain Rhodococcus ruber. The aim of this research was to study and evaluate the behavior of Rhodococcus ruber strain before and after interaction with hematite particles. The sample was conditioned with the biomass suspension by stirring under specific conditions such as particle size, biomass concentration, pH solution and conditioning time. Among the studies conducted are the microbial adhesion to the mineral surface, zeta potential measurements and analysis of infrared spectra before and after interaction of Rhodococcus ruber with hematite, as well as microflotation studies. The results showed a change in hematite zeta potential profile after interaction with Rhodococcus ruber, and its adhesion onto the mineral surface was higher at pH 3 and at concentration of 0.60 g.L(-1) (10(9) cells). Flotation studies were carried out in a 0.23L modified Partridge-Smith flotation cell, and the highest floatability (84 percent) was achieved at size fraction any less 53 more 38 um. Also, floatability studies were performed using frother Flotanol D24 combined with the Rhodococcus ruber biomass, concluding with interesting results in function of the particle size range. This work aims to evaluate the efficiency of bioflotation of minerals, particularly hematite, and the potential use of Rhodococcus ruber as biocollector, projecting its future application in mineral flotation industry.
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[en] ELECTROFLOTATION OF HEMATITE FINE PARTICLE IN CELL MODIFIED PARTRIDGE SMITH USING RHODOCOCCUS OPACUS AS BIOREAGENT / [pt] ELETROFLOTAÇÃO DE PARTÍCULAS FINAS DE HEMATITA EM CÉLULA MODIFICADA DE PARTRIDGE SMITH USANDO RHODOCOCCUS OPACUS COMO BIORREAGENTE

RONALD ROJAS HACHA 25 April 2017 (has links)
[pt] Neste trabalho é realizado o estudo do processo de eletroflotação de partículas finas de hematita em célula modificada de Partridge Smith usando Rhodococcus opacus como biorreagente. Uma amostra mineral com 96 por cento de hematita foi usada neste estudo. Além disso, três frações granulométricas foram escolhidas, sendo estas: menos 53 mais 38; menos 38 mais 20 e menos 20 micrômetros. As variáveis estudadas no processo de eletroflotação foram: o pH, a concentração de reagente, a densidade de corrente e a utilização de bolhas de hidrogênio e oxigênio separadamente. Foram realizadas medições de potencial Zeta e análises por espectroscopia no infravermelho visando avaliar a interação antes e após o contato entre os reagentes e a superfície do mineral. Também foi realizada a medição do diâmetro de bolha de hidrogênio e oxigênio no aparelho Bubble sizer com o intuito de obter um melhor entendimento da influência do diâmetro de bolha na eletroflotação com estes dois gases. O diâmetro médio de bolha (d32) encontrado ficou na faixa de 40 menos 60 micrômetros para as bolhas de hidrogênio e 50 menos 70 micrômetros para as bolhas de oxigênio. Finalmente, foram realizados os ensaios de eletroflotação de hematita com R. opacus e Oleato de sódio. Segundo os resultados obtidos, a redução do tamanho de partícula favoreceu a flotabilidade da hematita, este fato pode ser atribuído ao tamanho das bolhas produzidas no processo e as características do R. opacus de formar flocos mediante interações de Van der Waals. Por outro lado, o aumento da concentração de reagente (R. opacus e oleato de sódio) favoreceu a flotabilidade de hematita. Os valores de pH ótimos encontrados para a flotação de hematita foram entorno de 6 e 7 para o R. opacus e o oleato de sódio, respectivamente. A flotabilidade máxima de hematita obtida com o R. opacus para bolhas de hidrogênio foi em torno de 80 por cento; por outro lado, a flotabilidade obtida com bolhas de oxigênio foi de aproximadamente 65 por cento. O oleato de sódio apresentou um melhor desempenho alcançando uma flotabilidade máxima de aproximadamente 98 por cento para bolhas de hidrogênio e em torno de 90 por cento para bolhas de oxigênio. As características da superfície bacteriana e, principalmente, o diâmetro de bolha menor a 100 micrômetros apresentaram-se como os fatores determinantes no alto valor de flotabilidade das partículas finas de hematita. Desta forma, o processo de eletroflotação com o uso de R. opacus como coletor mostra-se como uma potencial alternativa tecnológica, principalmente, no que diz respeito ao aspecto ambiental devido à biodegradabilidade do microrganismo. / [en] This work aims to evaluate the electroflotation of hematite fine particles in a modified Partridge Smith cell using Rhodococcus opacus. A hematite sample with grade 96 percent was used in this study; additionally, three granulometric fractions were selected: minus 53 plus 38; minus 38 plus 20 and minus 20 micrometers. The variables studied were pH, reagent concentration and current density. Zeta potential measurements and analysis by infrared spectroscopy were carried out to assess the interaction before and after reagents interaction. In order to gain a better understanding of the bubble diameter influence in the process, measurements of the diameter of hydrogen and oxygen bubbles were done. The average bubble diameter (d32) was found in the range of 40 to 60 micrometers for the hydrogen bubbles and of 50 to 70 micrometers for the oxygen bubbles. Finally, electrocoagulation assays the hematite with R. opacus and sodium oleate were carried out. The reduction in particle size favored the floatability of hematite; this fact can be related to the bubble size generated in the process and the ability of R. opacus to form floccules through the interaction of Van der Waals. On the other hand, the increase of reagent concentration (R. opacus and sodium oleate) favored the floatability of hematite. Suitable pH values for hematite flotation were found around 6 and 7 for R. opacus and sodium oleate, respectively. Maximum hematite floatability with R. opacus using hydrogen bubbles was around 80 percent and around 65 percent with oxygen bubbles. Sodium oleate presented a better performance reaching a maximum floatability of approximately 98 percent for hydrogen bubbles and around 90 percent for oxygen bubbles. The characteristics of the bacterial surface and the bubble size were determinant factors in the hematite floatability. Therefore, the electroflotation process using R. opacus as collector is a potential technology regarding environmental issues found with the synthetic reagents.
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[en] ELECTROFLOTATION OF FINE AND ULTRAFINE IRON ORE USING A BIOSURFACTANT EXTRACTED FROM RHODOCOCCUS OPACUS BACTERIA / [pt] ELETROFLOTAÇÃO DE FINOS E ULTRAFINOS DE MINÉRIO DE FERRO COM O USO DE UM BIOSSURFACTANTE EXTRAÍDO DA BACTÉRIA RHODOCOCCUS OPACUS

CAROLINA ROSSINI SIMOES 23 March 2021 (has links)
[pt] O presente trabalho visou avaliar o processo de eletroflotação de partículas finas e ultrafinas de minério de ferro com o uso de um biossurfactante extraído da bactéria Rhodococcus Opacus. Foram realizados estudos de caracterização de um minério de ferro (análise granulométrica, difração de raios - X e fluorescência de raios - X). Através das medições de espectroscopia no infravermelho foi possível identificar uma provável interação do biossurfactante com a hematita, o espectro após a interação mostrou grupos funcionais característicos do biossurfactante (NH, CH2, C=O, COO-e PO2-). As medidas de potencial zeta mostraramuma possível interação eletrostática entre a hematita e o biossurfactante, a reversão de carga mudou do pH 5,3 para 3,5 após a interação. As medidas de ângulo de contato sugeremque após a interação, a hematita pode ter se tornado mais hidrofóbica, alterando o ângulo de contato de 40 graus para 60 graus. As medidas de tensão superficial foram realizadas para determinar as propriedades físico-químicas do biossurfactante. De acordo com os resultados, o biossurfactante apresentou características tensoativas, reduzindo a tensão superficial de 71 mN/m para 40 mN/m em 25 mg/L de biossurfactante.Finalmente, foram realizados testes de eletroflotação com duas frações granulométricas de minério de ferro (-38+20micrometro e -20 micrometro) para avaliar o pH (3-11), a concentração do biossurfactante (50-800 mg/L), a densidade de corrente (5,28-16mA/cm2) e a agitação da solução (300-700 rpm). Segundo os resultados obtidos, o aumento do pH prejudicou a recuperação metalúrgica e o teor de ferro. Os melhores resultados ocorreram em pH 3, esse comportamento pode ser atribuído a interações eletrostáticas que ocorrem nessa faixa de pH. O aumento da concentração do biossurfactante favoreceu a recuperação metalúrgica e o teor de ferro, este comportamento se manteve até 300 mg/L, acima deste valor ocorreu um declínio provocado provavelmente pela formação de micelas. O aumento da densidade de corrente também favoreceu a recuperação metalúrgica e o teor de ferro. Para a amostra com faixa granulométrica de -38+20 micrometro a recuperação metalúrgica máxima foi em torno de 83 porcento e teor de ferro de 59 porcento, e a amostra com granulometria inferior a 20 μmapresentou uma recuperação metalúrgica e teor de Fe máxima de aproximadamente de 98 porcento e 64 porcento respectivamente. Dessa forma, os resultados obtidos mostram um potencial uso da técnica de eletroflotação na recuperação de partículas finas e ultrafinas de minério de ferro, utilizando o biossurfactante extraído da bactéria Rhodococcus opacus. / [en] This work aimed to evaluate the electroflotation process of fine and ultrafine iron ore particles using biosurfactant extracted from Rhodococcus Opacus bacteria. Characterization studies of iron ore were carried out (particle size analysis, X-ray diffraction and X-ray fluorescence). Through infrared spectroscopy measurements it was possible to identify a possible interaction of the biosurfactant with the mineral, the hematite spectrum after the interaction showed characteristic functional groups of the biosurfactant (NH, CH2, C=O, COO-e PO2-).The measurements of zeta potential suggest a possible electrostatic interaction between the hematite and the biosurfactant, by shifting the isoelectric point from 5.3 to 3.5.Contact angle measurements suggest that after interaction, hematite may have become more hydrophobic, changing the contact angle from 40 degrees to 60 degrees.Surface tension measurements were performed to determine the physico-chemical properties of the biosurfactant. According to the results, the biosurfactant showed tensioactive characteristics, reducing the surface tension from 71 mN/m to 40 mN/m in 25 mg/L of biosurfactant, the formation of micelles occurred from 300mg/L of biosurfactant. Finally, electroflotation tests were performed with two size fractions of iron ore (-38+20 micrometre and -20 micrometre) to evaluate the pH (3-11), biosurfactant concentration (50-800 mg/L), current density (5.28-16mA/cm2) and solution agitation (300-700 rpm). According to the results obtained, the increase in the pH impaired the metallurgical recovery and iron grade. The best results occurred at pH 3, this behavior can be attributed to electrostatic interactions that occur in this pH range. The increase of the biosurfactant concentration favored metallurgical recovery and the iron grade, this behavior remained up to 300 mg/L, above this value occurred a decline probably caused by the formation of micelles. The increase in current density also favored metallurgical recovery and iron content. For the sample with particle size range from -38+20 micrometre the maximum metallurgical recovery was around 76 percent and 59 percent iron grade and the sample with particle size from -20 micrometre the maximum metallurgical recovery and grade of Fe were around 90 percent and 64 percent, respectively. The results obtained show a potential use of the electroflotation technique in the recovery of fine and ultrafine iron ore particles, using the biosurfactant extracted from the Rhodococcus opacus bacterium.
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[pt] FLOTAÇÃO DE HEMATITA A PARTIR DO REJEITO DE MINÉRIO DE FERRO COM O USO DE BIOSSURFACTANTE EXTRAÍDO DA BACTÉRIA RHODOCCOCUS OPACUS / [en] HEMATITE FLOTATION FROM THE IRON ORE TAILING WITH THE USE OF BIOSURFACTANT EXTRACTED FROM THE BACTERIA RHODOCCOCUS OPACUS

ANDREZA RAFAELA MORAIS PEREIRA 29 April 2020 (has links)
[pt] O uso de biossurfactantes derivados de matérias-primas de base biológica apresentam diversas vantagens sobre surfactantes convencionais como por exemplo: baixa toxicidade, alta cinética de degradação, versatilidade na flotação mineral podendo atuar como coletor ou espumante. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o uso de biossurfactante extraído da bactéria Rhodococcus opacus na concentração da hematita do rejeito de minério de Ferro. Primeiramente, foram realizados estudos de caracterização da amostra (Análise granulométrica, química e mineralógica). Também foram feitas medições do Potencial zeta, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) com o intuito de avaliar a interação do biossurfactante e do silicato de sódio na superfície mineral (hematita). As propriedades físico-químicas do biosurfactante foram determinadas pela tensão superficial. Diferentes estudos de microflotação (célula Patridge-Smith) e flotação em bancada (célula mecânica CDC) foram realizados para avaliar o pH (2, 3, 5, 7, 9, 11), a concentração de biossurfactante (1000, 2000, 4000, 6000 e 8000 g/t), e a concentração de depressor (100, 300, 600, 900 e 1200 g/t) na recuperação e teor de Fe. Além disso, foram realizados testes de flotação em circuito (rougher, cleaner, scavenger) visando aumentar a recuperação e teor de Fe. A concentração micelar crítica (CMC) do biossurfactante foi alcançada na concentração de 1 g/L. A recuperação de hematita foi possível em pH 3. De acordo com os estudos de espectroscopia no infravermelho e o potencial zeta houve interação entre o biossurfactante, e o silicato de sódio na superfície da hematita. A recuperação e teor de Fe na microflotação foi em torno de 37 porcento para uma concentração de biosurfactante de 6000 g/t em pH 3. A recuperação e teor de Fe na flotação em bancada (rougher) foi de aproximadamente 28,50 porcento e 44 porcento respectivamente, para uma concentração de biosurfactante de 2000 g/t em pH 3, também foram realizados testes em presença de silicato de sódio (600 g/t) obtendo aproximadamente 50,5 porcento de recuperação metalúrgica e 58 porcento de teor de Fe. Além disso, foram feitos ensaios em circuito de flotação (rougher, cleaner e scavenger) alcançando uma recuperação e teor de Fe em torno de 44 porcento e 65 porcento, respectivamente. Os resultados obtidos mostraram o potencial uso do biossurfactante como coletor na flotação da hematita do rejeito de minério de ferro, podendo futuramente ser aplicado na indústria mineral substituindo os coletores convencionais com o avanço dos estudos. / [en] The use of biosurfactants derived from bio-based feedstocks which present several advantages over conventional surfactants such as low toxicity, high degradation kinetics, versatility in mineral flotation, it can act as a collector or frother agent. The present work aims to evaluate the use of biosurfactant extracted from bacteria Rhodococcus opacus in the hematite concentration of the iron ore tailings. Firstly, characterization studies of the samples were carried out (granulometric, chemical and mineralogical analysis). Measurements of Zeta Potential, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) were also carried out to evaluate the interaction of the biosurfactant and sodium silicate on the mineral surface (hematite). The physicochemical properties of biosurfactant were determined by surface tension. Different microflotation studies (Patridge-Smith cell) and batch (CDC mechanical cell) were carried out to evaluate the pH (2, 3, 7, 9, 11), the biosurfactant concentration (1000, 2000, 4000, 6000 and 8000g/t), and the depressor concentration (100, 300, 600, 900 and 1200 g/t) on recovery and Fe grade. In addition, flotation circuit tests (rougher, cleaner, scavenger) were carried out aiming to increase recovery and Fe grade. The critical micellar concentration (CMC) of the biosurfactant was reached at a concentration of 1 g/L. Hematite recovery was possible at pH 3. According to the studies of infrared spectroscopy and zeta potential, there was interaction between the biosurfactant, the sodium silicate on the hematite surface. The Fe recovery and Fe grade in the microflotation was around 37 percent for 6000 g/t biosurfactant concentration at pH 3. The Fe recovery and Fe grade in the batch flotation (Rougher) was approximately 28.50 percent and 44 percent, respectively for 2000 g/t biosurfactant concentration at pH 3, tests were also performed in the presence of sodium silicate (600 g/t) obtaining around 50.50 percent Fe recovery and 58 percent Fe grade. Furthermore, flotation circuit tests (rougher, cleaner and scavenger) were carried out, achieving a Fe recovery and Fe grade around 44 percent and 64.8 percent, respectively. Therefore, the results showed the potential use of the biosurfactant as a collector in the hematite flotation from the iron ore tailings, it may be applied in the mining industry in the future, replacing conventional collectors with the advancement of the studies.
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[pt] BIOFLOCULAÇÃO SELETIVA DE HEMATITA ULTRAFINA CONTIDA EM REJEITO DE MINÉRIO DE FERRO UTILIZANDO A LEVEDURA CÂNDIDA STELLATA / [en] SELECTIVE BIOFLOCCULATION OF ULTRAFINE HEMATITE CONTAINED IN IRON ORE TAILINGS USING THE YEAST CANDIDA STELLATA

22 December 2020 (has links)
[pt] Um dos maiores problemas encontrados na indústria mineral é a perda de material ultrafino em processos convencionais de separação. A operação de floculação seletiva vem sendo estudada para a recuperação destes materiais. Por outro lado, o uso de biossurfactantes no processamento mineral, extraídos de microrganismos, vem apresentando bons resultados para a recuperação deste tipo de material, além de serem biodegradáveis e possuírem baixa toxicidade. Nesta pesquisa, tem-se como objetivo o estudo da floculação seletiva de partículas ultrafinas de hematita contidas em rejeito de minério de ferro usando o biossurfactante extraído da levedura Cândida stellata. Foi realizado um estudo de caracterização envolvendo análise granulométrica, análise química e difração raio-X (DRX). Para avaliar a interação do biossurfactante na superfície dos minerais de hematita e quartzo, foram desenvolvidos estudos de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), potencial Zeta, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e tensão superficial. Para os testes de floculação, realizados por jar test – teste de proveta, avaliou-se a influência do pH, concentração de sólidos e concentração de biossurfactante. A energia de interação foi avaliada através das teorias DLVO e DLVO Estendida (X-DLVO). As análises de espectroscopia no infravermelho (FTIR) e potencial zeta indicaram uma forte adsorção do biossurfactante na superfície da hematita, sendo que o ponto isoelétrico da hematita foi alterado de 5,35 para 3,25. No estudo de tensão superficial do biossurfactante indicou uma concentração micelar crítica (CMC) de 150 mg/L em pH 3, alcançando um valor próximo de 30 mN/m. Durante os ensaios de floculação foi alcançada uma recuperação de 99 por cento de hematita em pH 3, usando 75 mg/L de biossurfactante e uma concentração de sólidos de 0,50 por cento (1,25 g/500 mL). Pelo estudo da energia de interação entre as partículas, devido ao sinal negativo das interações de ácido-base de Lewis, as partículas de hematita flocularam após o contato com o biossurfactante, indicando que houve uma forte interação hidrofóbica entre elas. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que o biossurfactante extraído da levedura Cândida stellata possui uma boa seletividade para a aglomeração das partículas ultrafinas de hematita. / [en] One of the biggest problems encountered in the mineral industry is the loss of ultrafine material in conventional separation processes. The selective flocculation operation has been studied to recover these materials. On the other hand, the use of biosurfactants in mineral processing, extracted from microorganisms, has been showing good results for the recovery of this type of material, in addition to being biodegradable and having low toxicity. In this research, the objective is to study the selective flocculation of ultrafine hematite particles contained in iron ore tailings using the biosurfactant extracted from the yeast Candida stellata. A characterization study was carried out involving particle size analysis, chemical analysis and X-ray diffraction (XRD). In order to evaluate the interaction of the biosurfactant on the surface of hematite and quartz minerals, studies of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Zeta potential, scanning electron microscopy (SEM) and surface tension were developed. For the flocculation tests, performed by jar test, the influence of pH, solids concentration and biosurfactant concentration was evaluated. The interaction energy was evaluated using the DLVO and DLVO Extended (X-DLVO) theories. The infrared spectroscopy (FTIR) and zeta potential analyzes indicated a strong adsorption of the biosurfactant on the hematite surface, with the hematite isoelectric point being changed from 5,35 to 3,25. In the surface tension study of the biosurfactant, it indicated a critical micellar concentration (CMC) of 150 mg/L at pH 3, reaching a value close to 30 mN/m. During the flocculation tests, a recovery of 99 percent of hematite at pH 3 was achieved, using 75 mg/L of biosurfactant and a solids concentration of 0,50 percent (1,25 g). By studying the interaction energy between the particles, due to the negative sign of the Lewis acid-base interactions, the hematite particles flocculated after contact with the biosurfactant, indicating that there was a strong hydrophobic interaction between them. The results obtained in this work indicate that the biosurfactant extracted from the yeast Candida stellata has a good selectivity for the agglomeration of ultrafine hematite particles.
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[pt] BIOFLOTAÇÃO SELETIVA DE HEMATITA EM RELAÇÃO AO QUARTZO: CÁLCULO DA ENERGIA DE SUPERFÍCIE E DA ADESÃO DO BACILLUS SUBTILIS / [en] SELECTIVE BIOFLOTATION OF HEMATITE FROM QUARTZ: CALCULATION OF THE SURFACE ENERGY AND ADHESION OF BACILLUS SUBTILIS

ELAYNNE ROHEM PECANHA 28 August 2015 (has links)
[pt] A literatura recente tem revelado o potencial de uso de estirpes microbianas na biotecnologia mineral. Pela afinidade com diferentes sistemas minerais, tais estirpes microbianas podem modificar as propriedades de superfície, e, dessa forma, mudar as características de uma superfície mineral. A bioflotação de minerais utiliza microrganismos como reagentes de flotação. No presente trabalho foi estudado o comportamento eletrocinético das partículas de quartzo e hematita, antes e após a interação com duas cepas da bactéria Bacillus subtilis. Os experimentos mostraram um deslocamento do ponto isoelétrico (PIE) da hematita que passou de 4 para 2,5 após interação com a cepa B. subtilis BAM, sugerindo um mecanismo de adsorção química. Já, a interação entre hematita e B. subtilis GLI, apresentou-se bem mais acentuada na faixa mais alcalina de pH. As medidas experimentais de ângulo de contato (método da gota séssil) foram realizadas para as superfícies das partículas minerais (hematita igual 27,4 graus; quartzo igual 13,0 graus) e das cepas B. Subtilis BAM (32,0 graus) e B. subtilis GLI (41,0 graus). A estirpe B. subtilis GLI foi capaz de modificar a superfície da hematita (46,0 graus) e, em menor proporção, a do quartzo (23,3 graus). Os valores de ângulo de contato foram utilizados para calcular as componentes de energia livre interfacial do quartzo, da hematita e das cepas. Os ensaios de microflotação realizados em tubo Hallimond modificado evidenciaram a aplicação da B. subtilis GLI como biorreagente. A melhor flotabilidade isolada de quartzo e hematita, conduzida por uma solução de B. subtilis GLI (600 mg.L(-1)), foi obtida em pH 6, com uma recuperação de 40 e 80 por cento, respectivamente. A seguir, o desempenho da flotação de uma mistura sintética, quartzo e hematita (na proporção 1:1), na presença de 600 mg.L(-1) da cepa B. subtilis GLI e em pH 6, foi avaliado, obtendose um concentrado contendo um teor de 74 por cento de Fe2O3.As teorias DLVO e XDLVO foram aplicadas para avaliar as energias de interação entre as cepas e os minerais em função da distância. A teoria X-DLVO foi capaz de prever a interação entre B. subtilis GLI e hematita justificando os resultados dos ensaios de flotação. Os resultados deste trabalho evidenciaram que a cepa B. subtilis GLI é promissora como biorreagente na flotação seletiva da hematita em relação ao quartzo. / [en] The recent literature has unveiled the potential use of microbial strains in mineral bioprocessing. Because of their affinity for different mineral systems, such microbial strains may modify the surface properties and in this way change the characteristics of a mineral surface. Mineral bioflotation uses microorganisms as flotation reagents. In the present work, the electrokinetic behavior of particles of quartz and hematite, before and after interaction with two strains of Bacillus subtilis, was studied. The experiments revealed a shift of the isoelectric point (IEP) which of hematite that changed from 4 to 2.5 after interaction with the strain B. subtilis BAM, suggesting a chemical adsorption mechanism, while the interaction between hematite and B. subtilis GLI presented itself much more pronounced in the alkaline pH range. The experimental measurements of the contact angle (sessile drop method) were taken for the surfaces of the mineral particles (hematite equal 27.4 degrees, 13.0 degrees equal quartz) and for the B. subtilis BAM (32.0 degrees) and B. subtilis GLI (41.0 degrees) strains. The B. subtilis GLI strain was capable of modifying the surface of the hematite (46.0 degrees), and to a lesser extent, the quartz (23.3 degrees). The contact angle values were used to calculate the interface free energy components of quartz, hematite and the bacterial strains. The microflotation tests on a modified Hallimond tube evidenced the application of B. subtilis GLI as bioreagent. The best isolated flotability of quartz and hematite conducted by a solution of B. subtilis GLI (600 mg.L(-1)) was obtained at pH 6, with a recovery of 40 and 80 percent, respectively. Subsequently, the flotation performance of a synthetic mixture, quartz and hematite (in ratio 1:1) in the presence of 600 mg.L(-1) of the strain B. subtilis GLI at pH 6, was evaluated and showed a concentrate with a content of 74 percent Fe2O3. The DLVO and X-DLVO theories were applied to assess the energies of interaction between strains and minerals depending on the distance. The X-DLVO theory was able to preview the interaction between B. subtilis GLI and hematite, justifying the results of the flotation tests. The results of this study indicated that the strain B. subtilis GLI is promising as a bioreagent in the selective flotation of hematite relative to quartz.

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